柑橘生产是重庆市乃至西南地区水果生产的主要产业之一,而柑橘的采摘作业是柑橘生产中一个十分重要的环节。人工收获柑橘是极其耗时费力的工作,其采摘作业集中,劳动强度大、效率低。作为采摘机器人的重要组成部分,末端执行器是与采摘对象直接接触的最后执行部件,由于其采摘对象的特殊性,末端执行器的研制成为了农业机器人尤其是果蔬采摘机器人的关键技术之一,它的性能优异程度直接影响机器人的收获效率。针对柑橘采摘末端执行器的研究国内起步较晚,成果较少。综合上述问题,本课题设计了一款新型柑橘采摘末端执行器并进行了相应研究,主要工作如下:基于机器人采摘的柑橘果实果柄特性以及机器人作业环境研究,引入创新设计方法TRIZ理论对末端执行器进行总体方案设计,确定了末端执行器系统组成。基于仿生学理念,以蛇的吞咽动作和上颚结构为构型设计原型,提出末端执行器两种机构构型,即异型四杆机构与一般铰链四杆机构,通过对比分析,确定传动机构最终构型,并完成末端执行器的初步模型设计。完成末端执行器样机标准件选型、尺寸确定及模型建立,基于采摘任务需求设计末端执行器切割部件,分析其工作机理,并通过实验验证其切割效果。完成末端执行器有限元模态分析,得出其固有振型,验证其结构合理性,最后完成末端执行器样机制造。对研制的末端执行器的采摘作业过程进行深入探索,完成采摘过程的吸持拉动过程力学分析。基于该末端执行器进行了采摘姿态分析,讨论其合适的采摘姿态。根据末端执行器作业流程,完成其控制系统设计与气压驱动系统设计,并通过实验对气动系统各支路工作所需参数进行标定。将末端执行器模型信息及控制方案写入机器人操作系统,完成下位机控制器Arduino与PC上位机的通信,实现柑橘采摘机器人采摘执行系统平台搭建,完成末端执行器采摘实验以及结果分析。